矩形脉冲在实际应用中十分常见,数字信号可以看做是上下跳变沿构成的很多矩形脉冲串,脉冲雷达也以周期矩形脉冲作为发射信号。
假设周期矩形脉冲信号为(f(t)),如下图所示
(f(t))的数学表达式可以写成
[f(t) = { egin{matrix} E& nT-frac{ au}{2}<t<nT+frac{ au}{2}\ 0&nT+frac{ au}{2}<t<(n+1)T-frac{ au}{2} end{matrix}
]
这里的(n)为整数。
傅里叶级数可以表示为
[f(t) = frac{E au}{T} sum^{infty}_{n=-infty} frac{sin{frac{n omega_1 au}{2}}}{frac{n omega_1 au}{2}} e^{-jnomega_1 t}
]
这里的(omega_1 = frac{1}{T})
幅值为0的零点,要求(sin{frac{n omega_1 au}{2}} = 0)。那么,经过一些转化可以得到(omega = frac{2 pi m}{ au}),这里的(omega = n omega_1),不失一般性。不难看出,这里只有当(T)与( au)满足一定的整数倍关系的时候某些零点才会显现,(m)的取指能决定是第几个零点。
一般认为,矩形脉冲的大部分能量在正向第一过零点包括的频带范围内,所以一般认为,矩形脉冲的带宽为
[Bw = frac{2 pi}{ au}
]
单个脉冲信号的傅里叶变换。由于周期脉冲信号是无限长的,能量是无限大的,不满足傅里叶变换的条件,所以这里考察单个矩形脉冲的傅里叶变化结果,这里的(f(t))只包括上面截断的一部分
这时候信号丢失了周期信息。
根据傅里叶变换的定义可以很容易的求出结果
[F(omega) = E au Sa(wfrac{ au}{2})
]
过零点信息与上面一样
[omega = frac{2 m pi}{ au}
]